LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Sprawozdanie z ćwiczenia:

BADANIE DIODOWYCH PROSTOWNIKÓW I POWIELACZY NAPIĘCIA

Ćwiczenie wykonali

Tomasz Famula

Krzysztof Niźewski

Marek Kostur

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz podstawowymi właściwościami filtrów napięcia oraz powielaczy napięcia małej mocy.

2. Wprowadzenie

Każde urządzeni elektryczne musi być zasilane. Najdogodniejszym zasilaniem jest sieć energetyczna, bezpośrednio lub za pośrednictwem transformatora. Jednak w większości wypadków urządzenia elektryczne wymagają zasilania napięciem stałym. W tym celu stosuje się zasilacze napięcia stałego

Zasilacz składa się zazwyczaj z transformatora sieciowego, którego zadaniem jest zamiana napięcia sieciowego na napięcie niższe. Kolejnymi elementami są prostowniki, filtry, stabilizatory, powielacze napięcia itd. W naszym ćwiczeniu będziemy badać się filtry oraz powielacze napięcia.

Na wyjściu każdego układu prostowniczego otrzymuje się, większe lub mniejsze tętnienia, którym jest napięcie zmienne nie wyprostowane przez prostownik. Napięcie zmienne zależy od układu prostowniczego, liczby faz, rodzaju obciążenia. Dla zminimalizowania tętnień w napięciu zasilania stosuje się filtry, które przy możliwie niewielkim wpływie na składową stałą znacznie redukują składową zmienną napięcia.

Układ filtra jest przystosowany do odfiltrowania napięć o wyższych częstotliwościach.

Diodowe powielacze napięcia są budowane jako układy prostownicze z obciążeniem pojemnościowym, którego zadaniem jest zwielokrotnienie wartości napięcia stałego bez konieczności zwiększania napięcia zmiennego na wejściu układu. Rozróżnia się powielacze symetryczne i niesymetryczne.

3. Układy pomiarowe

układ do badania filtrów

układ do badania powielaczy

4. Tabele pomiarowe

Transformator bez odczepów, prostownik jednopołówkowy

Uwe	Io	Uz	Uo
[V]	[mA]	[V]	[V]
brak filtru
3,85	1,43	3,82	2,87
3,84	4,33	3,74	2,8
3,82	7,06	3,67	2,75
3,81	9,79	3,6	2,7
3,8	12,8	3,53	2,63
3,78	15,4	3,46	2,6
3,78	17,71	3,41	2,56
3,78	19,42	3,58	2,53
3,77	24,2	3,54	2,66
3,76	27,2	3,51	2,63
filtr RC typu Π
0,022	4,24	0,007	8,59
0,065	12,05	0,023	7,79
0,1	18,4	0,035	7,19
0,132	24,7	0,046	6,78
0,167	30,5	0,058	6,3
0,191	34,8	0,065	5,88
0,21	38,5	0,071	5,57
0,224	41	0,075	5,36
0,25	46	0,081	4,93
0,265	48,7	0,083	4,71
filtr C 1000μF
0,024	4,42	0,022	8,9
0,073	13,26	0,07	8,58
0,12	21,6	0,18	8,52
0,167	30,3	0,163	8,33
0,216	39,4	0,206	8,15
0,26	47,4	0,248	7,98
0,3	54,4	0,284	7,86
0,326	59,4	0,307	7,77
0,385	70,6	0,36	7,56
0,419	77,1	0,391	7,45
filtr C 1000μF
0,009	4,43	0,009	8,9
0,03	13,32	0,028	8,63
0,05	22	0,048	8,58
0,071	30,6	0,068	8,42
0,093	40	0,088	8,27
0,111	48,1	0,106	8,12
0,127	53,3	0,119	7,99
0,14	60,5	0,13	7,92
0,166	72,1	0,154	7,72
0,18	78,8	0,167	7,6

Uwe	Io	Uz	Uo
[V]	[mA]	[V]	[V]
filtr LC typu Π
0,024	4,35	0,006	8,76
0,07	12,67	0,011	8,2
0,111	19,88	0,014	7,75
0,153	27,5	0,019	7,55
0,197	34,8	0,023	7,19
0,228	40,9	0,026	6,9
0,256	45,9	0,027	6,65
0,275	49,4	0,029	6,47
0,316	57	0,032	6,1
0,34	61	0,034	5,9

Transformator bez odczepów, bez filtru

Uwe	Io	Uo
[V]	[mA]	[V]
symetryczny powielacz napięcia
0,05	8,75	17,6
0,133	26,4	17,11
0,213	42,7	16,68
0,286	58,8	16,21
0,36	76,3	15,77
0,421	91,1	15,38
0,473	104,1	15,06
0,51	113,3	14,81
0,588	133,7	14,3
0,63	145,5	14,03
symetryczny czterokrotny powielacz napięcia
0,007	8,77	35
0,008	25,7	33,4
0,008	41	32
0,008	55,7	30,7
0,008	71,1	24,4
0,009	82,9	28,4
0,009	94,6	27,5
0,009	103	26,8
0,009	118,9	25,6
0,01	128,4	24,8

5. Wykresy

6. Wnioski

W przeprowadzonym ćwiczeniu badaliśmy układy prostownicze wraz z filtrami i powielaczami napięcia. Na podstawie wykreślonej charakterystyki obciążenia

Uo = f(Io) układu prostowniczego można zauważyć, że najlepszymi filtrami są te, które zawierają w gałęzi poprzecznej kondensator. Wśród takich filtrów najmniej efektywnym jest filtr RC ponieważ przy wzroście prądu obciążenia wzrasta napięcie na rezystancji R.

Na wykres została także naniesiona charakterystyka układu zasilacza bez filtra lecz widać od razu, że przy dokonywania tego pomiaru musiał wystąpić błąd, ponieważ inaczej taki układ okazałby się najbardziej odpowiedni do zastosowania.

Obserwując charakterystykę powielaczy napięcia zauważymy, że przy wzroście prądu obciążenia napięcie na wyjściu powielacza maleje, natomiast wartość współczynnika tętnień wzrastała.

---